CN113446028A - 一种提高隧道抗震能力的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高隧道抗震能力的施工方法，包括以下施工步骤：(1)确定隧道施工范围内需加强的围岩区域；(2)对需加强的围岩区域进行注浆加固，并对围岩表面采用抗震阻尼材料进行修补；(3)进行初期支护结构施工；(4)进行隧道的仰拱结构施工；(5)在完成施工的初期支护结构上设置多个抗震装置；(6)进行二次支护结构施工，二次支护结构与初期支护结构之间沿隧道径向上留有间隙，二次支护结构采用钢桁架支撑和复合结构板组成；(7)在所述间隙中注入抗震材料，使其充填整个间隙。本发明的施工方法采用多种抗减震措施相结合以达到良好的抗震效果，根本性解决了隧道支护问题，提高了隧道抗震能力。
Description
技术领域
本发明涉及隧道工程的抗震施工技术领域，具体地，涉及一种提高隧道抗震能力的施工方法。
背景技术
近年来，随着地下结构数量的增多和世界范围内强震频发，地下结构抗震问题日益受到世界各国的高度重视，在一些大型隧道工程不可避免的要通过活动断裂带或高烈度地震区。当隧道穿越活动断裂带或高烈度地震区时，地震时会使隧道经受更加严重的剪切作用，使隧道产生大面积的、难以修复的破坏，造成极大的伤亡和损失，并且使交通难以及时恢复，也无法及时对灾区进行抗震救灾。
为最大程度地减轻抗震造成的伤亡和损失，应尽量让隧道不通过活动断裂带。但随着社会的发展，修建隧道地区的范围越来越广，隧道不可能完全避开活动断裂带。因此，对穿越活动断裂带的隧道，其结构需要具有良好的抗震性能。目前在活动断裂带或高烈度地震区施工时，现有技术中采用的支护形式存在的缺陷主要有衬砌结构的抗震性能提升不大，不能很好的解决断层错动位移对结构内力的影响，隧道扩挖段增加了结构形状的突变，围岩与结构出现刚度不匹配现象，强震发生时易发生结构损伤或明塌，并且存在较高的施工安全风险。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种提高隧道抗震能力的施工方法。本发明的施工方法采用多种抗减震措施相结合以达到良好的抗震效果，根本性解决了隧道支护问题，可有效的吸收地震波能量，避免了整体结构发生破坏，提高了隧道抗震能力。
为实现上述目的，本发明提供了一种提高隧道抗震能力的施工方法，包括以下施工步骤：
(1)进行施工前围岩勘测，确定隧道施工范围内需加强的围岩区域；
(2)对需加强的围岩区域进行注浆加固，并对已经出现震动裂缝或勘测得到可能出现震动裂缝的围岩表面采用抗震阻尼材料进行修补；
(3)对位于隧道的仰拱结构上方的围岩表面进行初期支护结构施工，并在初期支护结构上沿隧道进深方向设置多条环向抗震缝；
(4)进行隧道的仰拱结构施工；
(5)在完成施工的初期支护结构上设置多个抗震装置，所述抗震装置与初期支护结构固定连接；
(6)进行二次支护结构施工，二次支护结构也与所述抗震装置固定连接，由此二次支护结构与初期支护结构之间沿隧道径向上留有间隙，二次支护结构采用钢桁架支撑和复合结构板组成；
(7)在所述间隙中注入抗震材料，使其充填整个间隙。
优选的，在所述步骤(2)中，所述抗震阻尼材料包括以下重量份的原料：普通硅酸盐水泥90-100、黑曜岩粉80-90、白矾20-30、橡胶粉20-25、红矾钾3-5、绿矾2-3、芒硝2-3、芳香族树脂1-2、氢醌1-2和水100-110。
在上述任一方案中优选的是，在所述步骤(3)中，所述初期支护结构采用在围岩表面喷射20-25cm厚的C25混凝土层，然后布设轧制低碳钢钢筋网，最后再喷射20-25cm厚的C25混凝土层，包裹轧制低碳钢钢筋网，轧制低碳钢钢筋网的厚度1.5-2cm。
在上述任一方案中优选的是，在所述步骤(3)中，所述多条环向抗震缝内填充有含废旧橡胶轮胎渣的混凝土，所述环向抗震缝的中部设置橡胶止水带，所述环向抗震缝与围岩表面接触的一侧上贴有两层沥青止水带，所述环向抗震缝朝向二次支护结构的一侧上贴有一层沥青止水带。
在上述任一方案中优选的是，在所述步骤(4)中，所述初期支护结构的两端分别与隧道的仰拱结构的端部连接。
在上述任一方案中优选的是，在所述步骤(6)中，所述二次支护结构的两端分别支撑在隧道的仰拱结构的端部上，且所述两端与所述端部之间设置有多个支撑减震装置；所述支撑减震装置从外到内包括正八边形钢制套筒、正八边形弹性橡胶垫层以及正八边形自由伸缩杆，所述正八边形钢制套筒埋设在隧道的仰拱结构的端部内，所述正八边形自由伸缩杆设置在二次支护结构的两端上，且所述正八边形自由伸缩杆的各侧面上均匀布置多个沿多向自由滚动的滚珠机构，保证正八边形自由伸缩杆能够插入在正八边形弹性橡胶垫层内并在其中沿轴向滑动；所述正八边形弹性橡胶垫层嵌置在所述正八边形钢制套筒内。
在上述任一方案中优选的是，在所述步骤(6)中，所述二次支护结构的下部为钢桁架，钢桁架的上部设置复合结构板，钢桁架支撑所述复合结构板；所述复合结构板的内部为硬质缓冲层，外部包裹有橡胶结构层，所述橡胶结构层内填充有发泡铝，所述硬质缓冲层包括在中间的聚醚酰亚胺泡沫层，所述聚醚酰亚胺泡沫层的上下两侧均设置有多个成矩阵排列的钢制弹簧组，聚醚酰亚胺泡沫层两侧的钢制弹簧组的另一端再分别连接钢板层。
本发明的有益效果为：
1.本发明的施工方法采用多种抗减震措施相结合以达到良好的抗震效果，根本性解决了隧道支护问题，可有效的吸收地震波能量，避免了整体结构发生破坏，提高了隧道抗震能力。
2.本发明采用二次支护结构的两端分别支撑在隧道的仰拱结构的端部上的特有方式，取消原有隧道支护结构的固结状态，而赋予其一定的自由度，从而既保证隧道支护结构正常工作状态下的受力要求，又能够在地震条件下释放地震波产生的能量，保证隧道自身结构安全；通过支撑减震装置产生微幅错位，振动结束后即恢复原位，能够有效提高隧道结构的抗震性能，同时，保证隧道结构的稳固性。
3.本发明对围岩表面采用抗震阻尼材料进行修补，所述抗震材料由特定的原料组成，可在隧道围岩上形成致密的抗渗层，致密坚硬，强度高，能防御一定的围岩变形，形成具有防水性好、兼柔性好的防水防渗层。
4.本发明采用的二次支护结构，在隧道遭遇地震时，利用钢桁架的支撑作用以及复合结构板中的硬质弹性作用，起到了增加隧道强度、缓冲吸能性能，使得地震波能量较快衰减，从而很好地起到保护隧道结构的目的，延长了隧道结构寿命。
5.本发明的施工方法起到释放部分围岩压力及形变能、吸收地震动荷载作用积聚能量的功能，进而增加了隧道结构的安全系数，在地震发生时可主动响应并后期进行恢复，使得隧道结构有良好的抗震韧性。本发明的施工方法各步骤紧密配合、施工效率高、能够大大提高施工工程质量。
具体实施方式
下面将结合本申请的具体实施方式对本申请的技术方案进行详细的说明，但如下实施例仅是用以理解本发明，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，本申请可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
一种提高隧道抗震能力的施工方法，包括以下施工步骤：
(1)进行施工前围岩勘测，确定隧道施工范围内需加强的围岩区域；
(2)对需加强的围岩区域进行注浆加固，并对已经出现震动裂缝或勘测得到可能出现震动裂缝的围岩表面采用抗震阻尼材料进行修补；
(3)对位于隧道的仰拱结构上方的围岩表面进行初期支护结构施工，并在初期支护结构上沿隧道进深方向设置多条环向抗震缝；
(4)进行隧道的仰拱结构施工；
(5)在完成施工的初期支护结构上设置多个抗震装置，所述抗震装置与初期支护结构固定连接；
(6)进行二次支护结构施工，二次支护结构也与所述抗震装置固定连接，由此二次支护结构与初期支护结构之间沿隧道径向上留有间隙，二次支护结构采用钢桁架支撑和复合结构板组成；
(7)在所述间隙中注入抗震材料，使其充填整个间隙。
在所述步骤(2)中，所述抗震阻尼材料包括以下重量份的原料：普通硅酸盐水泥90-100、黑曜岩粉80-90、白矾20-30、橡胶粉20-25、红矾钾3-5、绿矾2-3、芒硝2-3、芳香族树脂1-2、氢醌1-2和水100-110。
在所述步骤(3)中，所述初期支护结构采用在围岩表面喷射20-25cm厚的C25混凝土层，然后布设轧制低碳钢钢筋网，最后再喷射20-25cm厚的C25混凝土层，包裹轧制低碳钢钢筋网，轧制低碳钢钢筋网的厚度1.5-2cm。
在所述步骤(3)中，所述多条环向抗震缝内填充有含废旧橡胶轮胎渣的混凝土，所述环向抗震缝的中部设置橡胶止水带，所述环向抗震缝与围岩表面接触的一侧上贴有两层沥青止水带，所述环向抗震缝朝向二次支护结构的一侧上贴有一层沥青止水带。
在所述步骤(4)中，所述初期支护结构的两端分别与隧道的仰拱结构的端部连接。
在所述步骤(6)中，所述二次支护结构的两端分别支撑在隧道的仰拱结构的端部上，且所述两端与所述端部之间设置有多个支撑减震装置；所述支撑减震装置从外到内包括正八边形钢制套筒、正八边形弹性橡胶垫层以及正八边形自由伸缩杆，所述正八边形钢制套筒埋设在隧道的仰拱结构的端部内，所述正八边形自由伸缩杆设置在二次支护结构的两端上，且所述正八边形自由伸缩杆的各侧面上均匀布置多个沿多向自由滚动的滚珠机构，保证正八边形自由伸缩杆能够插入在正八边形弹性橡胶垫层内并在其中沿轴向滑动；所述正八边形弹性橡胶垫层嵌置在所述正八边形钢制套筒内。
在所述步骤(6)中，所述二次支护结构的下部为钢桁架，钢桁架的上部设置复合结构板，钢桁架支撑所述复合结构板；所述复合结构板的内部为硬质缓冲层，外部包裹有橡胶结构层，所述橡胶结构层内填充有发泡铝，所述硬质缓冲层包括在中间的聚醚酰亚胺泡沫层，所述聚醚酰亚胺泡沫层的上下两侧均设置有多个成矩阵排列的钢制弹簧组，聚醚酰亚胺泡沫层两侧的钢制弹簧组的另一端再分别连接钢板层。
实施例2
一种提高隧道抗震能力的施工方法，包括以下施工步骤：
(1)进行施工前围岩勘测，确定隧道施工范围内需加强的围岩区域；
(2)对需加强的围岩区域进行注浆加固，并对已经出现震动裂缝或勘测得到可能出现震动裂缝的围岩表面采用抗震阻尼材料进行修补；
(3)对位于隧道的仰拱结构上方的围岩表面进行初期支护结构施工，并在初期支护结构上沿隧道进深方向设置多条环向抗震缝；
(4)进行隧道的仰拱结构施工；
(5)在完成施工的初期支护结构上设置多个抗震装置，所述抗震装置与初期支护结构固定连接；
(6)进行二次支护结构施工，二次支护结构也与所述抗震装置固定连接，由此二次支护结构与初期支护结构之间沿隧道径向上留有间隙，二次支护结构采用钢桁架支撑和复合结构板组成；
(7)在所述间隙中注入抗震材料，使其充填整个间隙。
在所述步骤(2)中，所述抗震阻尼材料包括以下重量份的原料：普通硅酸盐水泥90-100、黑曜岩粉80-90、白矾20-30、橡胶粉20-25、红矾钾3-5、绿矾2-3、芒硝2-3、芳香族树脂1-2、氢醌1-2和水100-110。
在所述步骤(3)中，所述初期支护结构采用在围岩表面喷射20-25cm厚的C25混凝土层，然后布设轧制低碳钢钢筋网，最后再喷射20-25cm厚的C25混凝土层，包裹轧制低碳钢钢筋网，轧制低碳钢钢筋网的厚度1.5-2cm。
在所述步骤(3)中，所述多条环向抗震缝内填充有含废旧橡胶轮胎渣的混凝土，所述环向抗震缝的中部设置橡胶止水带，所述环向抗震缝与围岩表面接触的一侧上贴有两层沥青止水带，所述环向抗震缝朝向二次支护结构的一侧上贴有一层沥青止水带。
在所述步骤(4)中，所述初期支护结构的两端分别与隧道的仰拱结构的端部连接。
在所述步骤(6)中，所述二次支护结构的两端分别支撑在隧道的仰拱结构的端部上，且所述两端与所述端部之间设置有多个支撑减震装置；所述支撑减震装置从外到内包括正八边形钢制套筒、正八边形弹性橡胶垫层以及正八边形自由伸缩杆，所述正八边形钢制套筒埋设在隧道的仰拱结构的端部内，所述正八边形自由伸缩杆设置在二次支护结构的两端上，且所述正八边形自由伸缩杆的各侧面上均匀布置多个沿多向自由滚动的滚珠机构，保证正八边形自由伸缩杆能够插入在正八边形弹性橡胶垫层内并在其中沿轴向滑动；所述正八边形弹性橡胶垫层嵌置在所述正八边形钢制套筒内。
在所述步骤(6)中，所述二次支护结构的下部为钢桁架，钢桁架的上部设置复合结构板，钢桁架支撑所述复合结构板；所述复合结构板的内部为硬质缓冲层，外部包裹有橡胶结构层，所述橡胶结构层内填充有发泡铝，所述硬质缓冲层包括在中间的聚醚酰亚胺泡沫层，所述聚醚酰亚胺泡沫层的上下两侧均设置有多个成矩阵排列的钢制弹簧组，聚醚酰亚胺泡沫层两侧的钢制弹簧组的另一端再分别连接钢板层。
为了进一步提高本发明的技术效果，该实施例中，注浆加固时在围岩相关区域上设置监测加固仪，监测加固仪包括监测装置和注浆嘴，监测装置安装在注浆加固孔的内壁上，注浆嘴安装在监测装置上，注浆嘴与注浆泵连接，注浆泵与浆液源连接。注浆加固结构还包括若干锚杆，锚杆为无缝钢管，锚杆的另一端还与初期支护结构连接。本发明能提高隧道结构的整体抗错动，维持隧道的整体结构安全。
所述抗震装置由外层的柔性波纹管完全套住内部的抗震构件组成。所述抗震构件包括一个上支撑和两个下支撑，这三个支撑构成三维空间的
形，这三个支撑的自由端均设置抗震块，其中上面的抗震块与初期支护结构固定连接，下面的两个抗震块分别与二次支护结构固定连接。所述抗震块包括上板、上滑块、中滑块与下滑块，在下滑块的上方设有中滑块，在中滑块的上方设有上滑块，在上滑块的上方设有上板；在上滑块上开设有通孔，上板与中滑块通过贯穿通孔的连接装置固定一体，上滑块与下滑块通过螺栓固定。
所述抗震装置不仅能够在各方向提供较大的滑动阻尼力，还具有限位功能和一定的竖向抗拉能力；具有结构简单、紧凑、使用方便等优点。
本发明的施工方法是在初期支护结构和二次支护结构之间布设上述抗震装置和抗震材料，具有吸能减震的作用，可以将地震波中的一部分能量进行吸收，并调节抗震装置承担一部分地震力。此外在地震作用下，上述结构具有一定的缓冲性可以容许支护结构有较小的变形破坏，在地震过后支护结构不会出现较大的变形破坏，从而解决了在地震作用下，隧道支护出现结构破坏的问题。
在所述步骤(2)中，所述抗震阻尼材料通过以下步骤制备：
1)按所述重量份准备所述原料；
2)将普通硅酸盐水泥与芳香族树脂共同投入搅拌装置中充分混合10-20min，搅拌转速2000-2500r/min；加入白矾，继续搅拌混合5-10min；调整搅拌转速3500-4000r/min，慢慢添加绿矾，待全部添加后，继续搅拌混合5-10min；
3)将黑曜岩粉、芒硝、橡胶粉和水混合均匀，搅拌至粘稠状；
4)采用间歇式搅拌装置，将步骤2)中的混合物和3)中的混合物混合搅拌5-8min，然后同时加入红矾钾、氢醌，搅拌混合3-5min，得最终的抗震阻尼材料。
其中，所述黑曜岩粉的公称粒径为8-10mm，所述橡胶粉的公称粒径为2.5-3.5mm。
由此方法制备的抗震阻尼材料除了具有前述的优点之外，更使其具有高阻尼、大空隙结构，具有较好的弹性，能有效地增强隧道结构的阻尼作用，减缓围岩震动对其产生的影响，增强结构耐久性。
本发明的施工方式使得隧道结构在承受围岩荷载时，隧道结构之间、隧道结构和围岩之间只传递垂直剪力，不传递弯矩，起到减缓板块活动带热力耦合灾害、并具有应对地震动荷载的作用。本发明的方法具有一定的经济性和施工便利性，施工周期短，能够加速隧道的施工进度。
实施例3
一种提高隧道抗震能力的施工方法，包括以下施工步骤：
(1)进行施工前围岩勘测，确定隧道施工范围内需加强的围岩区域；
(2)对需加强的围岩区域进行注浆加固，并对已经出现震动裂缝或勘测得到可能出现震动裂缝的围岩表面采用抗震阻尼材料进行修补；
(3)对位于隧道的仰拱结构上方的围岩表面进行初期支护结构施工，并在初期支护结构上沿隧道进深方向设置多条环向抗震缝；
(4)进行隧道的仰拱结构施工；
(5)在完成施工的初期支护结构上设置多个抗震装置，所述抗震装置与初期支护结构固定连接；
(6)进行二次支护结构施工，二次支护结构也与所述抗震装置固定连接，由此二次支护结构与初期支护结构之间沿隧道径向上留有间隙，二次支护结构采用钢桁架支撑和复合结构板组成；
(7)在所述间隙中注入抗震材料，使其充填整个间隙。
在所述步骤(2)中，所述抗震阻尼材料包括以下重量份的原料：普通硅酸盐水泥90-100、黑曜岩粉80-90、白矾20-30、橡胶粉20-25、红矾钾3-5、绿矾2-3、芒硝2-3、芳香族树脂1-2、氢醌1-2和水100-110。
在所述步骤(3)中，所述初期支护结构采用在围岩表面喷射20-25cm厚的C25混凝土层，然后布设轧制低碳钢钢筋网，最后再喷射20-25cm厚的C25混凝土层，包裹轧制低碳钢钢筋网，轧制低碳钢钢筋网的厚度1.5-2cm。
在所述步骤(3)中，所述多条环向抗震缝内填充有含废旧橡胶轮胎渣的混凝土，所述环向抗震缝的中部设置橡胶止水带，所述环向抗震缝与围岩表面接触的一侧上贴有两层沥青止水带，所述环向抗震缝朝向二次支护结构的一侧上贴有一层沥青止水带。本发明中的环向抗震缝施工简单方便，省时省力，既能有效提高防水性能，又能有效增强隧道抗震减震能力，以其抗变形能力强和耐久性好的优点进一步提高了隧道抗错断能力，达到减弱或阻断地震作用下地震波向隧道纵向传播路径的功能。该施工减小了施工量，降低了施工难度和施工成本。本发明的环向抗震缝结构能够有效减小地震波向隧道纵向传递引起初期支护结构破坏，减少地震灾害损失，保障隧道安全。
在所述步骤(4)中，所述初期支护结构的两端分别与隧道的仰拱结构的端部连接。
在所述步骤(6)中，所述二次支护结构的两端分别支撑在隧道的仰拱结构的端部上，且所述两端与所述端部之间设置有多个支撑减震装置；所述支撑减震装置从外到内包括正八边形钢制套筒、正八边形弹性橡胶垫层以及正八边形自由伸缩杆，所述正八边形钢制套筒埋设在隧道的仰拱结构的端部内，所述正八边形自由伸缩杆设置在二次支护结构的两端上，且所述正八边形自由伸缩杆的各侧面上均匀布置多个沿多向自由滚动的滚珠机构，保证正八边形自由伸缩杆能够插入在正八边形弹性橡胶垫层内并在其中沿轴向滑动；所述正八边形弹性橡胶垫层嵌置在所述正八边形钢制套筒内。
在所述步骤(6)中，所述二次支护结构的下部为钢桁架，钢桁架的上部设置复合结构板，钢桁架支撑所述复合结构板；所述复合结构板的内部为硬质缓冲层，外部包裹有橡胶结构层，所述橡胶结构层内填充有发泡铝，所述硬质缓冲层包括在中间的聚醚酰亚胺泡沫层，所述聚醚酰亚胺泡沫层的上下两侧均设置有多个成矩阵排列的钢制弹簧组，聚醚酰亚胺泡沫层两侧的钢制弹簧组的另一端再分别连接钢板层。
为了进一步提高本发明的技术效果，该实施例中，所述步骤(7)中的抗震材料包括以下重量份的原料：普通水泥100-110、机制砂150-200、碎石220-260、磺化木质素15-20、水30-40、苯乙烯-丙烯酸酯乳液15-20。
所述抗震材料通过将上述原料按重量份拌和均匀，并充分振捣而制成。拌和时间自加水3-5min完成，人工振捣3-5min。所述抗震材料通过二次支护结构的复合结构板中预留的多个灌浆孔注入到所述间隙中，并最终充填整个间隙。注入完成后封堵所述灌浆孔。
本发明使用的所述抗震材料具有高阻尼性，根据高阻尼材料的耗能机理，当结构振动时，通过高阻尼材料的弯曲、拉伸吸收能量，高阻尼材料内部产生交变应力将机械能转化为热能，从而起到耗能的作用，并进一步增加其剪切变形，因而能更多地消耗振动能量，降低振动效果更为显著，最终使隧道结构在整体结构上表现出更为优异的抗震性能。
本发明的施工方法形成的由初期支护结构施工、多个抗震装置、抗震材料和二次支护结构组成的复合式结构，施工安全、方便，能够承受来自于围岩断层震动产生的应力，同时提供错动产生的位移空间并有效吸收能量，最终通过隧道支护结构的安全储备并保证隧道的净空不受断层错动的影响，安全储备大，具有良好的抗震能力。
含废旧橡胶轮胎渣的混凝土是将使用过的混凝土块通过破碎、分拣、筛分、清洗、干燥得到再生骨料；废旧轮胎经过粗碎、分拣、清洗、干燥后得到废旧橡胶轮胎渣；然后将再生骨料、废旧橡胶轮胎渣、碎石、机制砂、水泥、水按质量:2-3:1-1.5：5-8:4-5:5-8：1-1.5搅拌，混合而成。
含废旧橡胶轮胎渣的混凝土可以有效提高混凝土的抗拉、抗压性能，抗裂度明显提高，使用荷载下的裂缝宽度变小。耗能能力提高，明显提高混凝土的阻尼性能，发挥减振、降噪作用。
此外，为了保证本发明的技术效果，可将上述实施例的技术方案进行合理组合。
由上述实施例可知，本发明的施工方法采用多种抗减震措施相结合以达到良好的抗震效果，根本性解决了隧道支护问题，可有效的吸收地震波能量，避免了整体结构发生破坏，提高了隧道抗震能力。
本发明采用二次支护结构的两端分别支撑在隧道的仰拱结构的端部上的特有方式，取消原有隧道支护结构的固结状态，而赋予其一定的自由度，从而既保证隧道支护结构正常工作状态下的受力要求，又能够在地震条件下释放地震波产生的能量，保证隧道自身结构安全；通过支撑减震装置产生微幅错位，振动结束后即恢复原位，能够有效提高隧道结构的抗震性能，同时，保证隧道结构的稳固性。
本发明对围岩表面采用抗震阻尼材料进行修补，所述抗震材料由特定的原料组成，可在隧道围岩上形成致密的抗渗层，致密坚硬，强度高，能防御一定的围岩变形，形成具有防水性好、兼柔性好的防水防渗层。
本发明采用的二次支护结构，在隧道遭遇地震时，利用钢桁架的支撑作用以及复合结构板中的硬质弹性作用，起到了增加隧道强度、缓冲吸能性能，使得地震波能量较快衰减，从而很好地起到保护隧道结构的目的，延长了隧道结构寿命。
本发明的施工方法起到释放部分围岩压力及形变能、吸收地震动荷载作用积聚能量的功能，进而增加了隧道结构的安全系数，在地震发生时可主动响应并后期进行恢复，使得隧道结构有良好的抗震韧性。本发明的施工方法各步骤紧密配合、施工效率高、能够大大提高施工工程质量。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (7)
1.一种提高隧道抗震能力的施工方法，其特征在于，包括以下施工步骤：
(1)进行施工前围岩勘测，确定隧道施工范围内需加强的围岩区域；
(2)对需加强的围岩区域进行注浆加固，并对已经出现震动裂缝或勘测得到可能出现震动裂缝的围岩表面采用抗震阻尼材料进行修补；
(3)对位于隧道的仰拱结构上方的围岩表面进行初期支护结构施工，并在初期支护结构上沿隧道进深方向设置多条环向抗震缝；
(4)进行隧道的仰拱结构施工；
(5)在完成施工的初期支护结构上设置多个抗震装置，所述抗震装置与初期支护结构固定连接；
(6)进行二次支护结构施工，二次支护结构也与所述抗震装置固定连接，由此二次支护结构与初期支护结构之间沿隧道径向上留有间隙，二次支护结构采用钢桁架支撑和复合结构板组成；
(7)在所述间隙中注入抗震材料，使其充填整个间隙。
2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，所述抗震阻尼材料包括以下重量份的原料：普通硅酸盐水泥90-100、黑曜岩粉80-90、白矾20-30、橡胶粉20-25、红矾钾3-5、绿矾2-3、芒硝2-3、芳香族树脂1-2、氢醌1-2和水100-110。
3.根据权利要求1-2所述的施工方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，所述初期支护结构采用在围岩表面喷射20-25cm厚的C25混凝土层，然后布设轧制低碳钢钢筋网，最后再喷射20-25cm厚的C25混凝土层，包裹轧制低碳钢钢筋网，轧制低碳钢钢筋网的厚度1.5-2cm。
4.根据权利要求3所述的施工方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，所述多条环向抗震缝内填充有含废旧橡胶轮胎渣的混凝土，所述环向抗震缝的中部设置橡胶止水带，所述环向抗震缝与围岩表面接触的一侧上贴有两层沥青止水带，所述环向抗震缝朝向二次支护结构的一侧上贴有一层沥青止水带。
5.根据权利要求3-4所述的施工方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，所述初期支护结构的两端分别与隧道的仰拱结构的端部连接。
6.根据权利要求5所述的施工方法，其特征在于，在所述步骤(6)中，所述二次支护结构的两端分别支撑在隧道的仰拱结构的端部上，且所述两端与所述端部之间设置有多个支撑减震装置；所述支撑减震装置从外到内包括正八边形钢制套筒、正八边形弹性橡胶垫层以及正八边形自由伸缩杆，所述正八边形钢制套筒埋设在隧道的仰拱结构的端部内，所述正八边形自由伸缩杆设置在二次支护结构的两端上，且所述正八边形自由伸缩杆的各侧面上均匀布置多个沿多向自由滚动的滚珠机构，保证正八边形自由伸缩杆能够插入在正八边形弹性橡胶垫层内并在其中沿轴向滑动；所述正八边形弹性橡胶垫层嵌置在所述正八边形钢制套筒内。
7.根据权利要求1-6所述的施工方法，其特征在于，在所述步骤(6)中，所述二次支护结构的下部为钢桁架，钢桁架的上部设置复合结构板，钢桁架支撑所述复合结构板；所述复合结构板的内部为硬质缓冲层，外部包裹有橡胶结构层，所述橡胶结构层内填充有发泡铝，所述硬质缓冲层包括在中间的聚醚酰亚胺泡沫层，所述聚醚酰亚胺泡沫层的上下两侧均设置有多个成矩阵排列的钢制弹簧组，聚醚酰亚胺泡沫层两侧的钢制弹簧组的另一端再分别连接钢板层。
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